Як визначити температуру обмоток електродвигунів змінного струму по їх опору
Статті з електроремонту та електромонтажу
Як визначити температуру обмоток електродвигунів змінного струму щодо їх опору
Вимірювання температури обмоток при випробуваннях електродвигуна на нагрівання
Температуру обмоток визначають при випробуваннях двигуна на нагрівання. Тести на нагрівання виробляють для визначення абсолютної температури або перевищення температури обмотки або частин електродвигуна щодо температури охолоджуючого середовища при номінальному навантаженні. Швидкість цього старіння залежить головним чином від температури, коли він працює ізоляція.
Численними дослідами встановлено, що довговічність (термін служби) ізоляції скорочується вдвічі, якщо температура, коли він працює, на 6-8 °З перевищує граничну для цього класу нагрівостійкості.
ГОСТ 8865-93 встановлює наступні класи нагрівальностійкості електроізоляційних матеріалів та відповідні для їх граничні температури:
Клас нагрівостійкості - Y А Е В F Н С Гранична температура, відповідно - 90, 105, 120, 130, 155, 180, св.180 гр. З
Тести на нагрівання можуть здійснюватися при конкретній навантаженні і непрямим методом (нагрівання від основних втрат). Їх проводять до температури, що встановилася, при фактично постійному навантаженні. Встановленою вважають температуру, яка протягом 1 години змінюється менше ніж : 1 °С.
Як навантаження при випробуваннях на нагрівання використовують різні пристрої, більш ординарними з яких є різні гальма (колодкові, стрічкові і т.д.), а також навантаження, що забезпечуються генератором, що працює реостат.
При випробуваннях на нагрівання визначають як абсолютну температуру, а й перевищення температури обмоток над температурою охолоджуючого середовища.
Таблиця 2 Максимально допустимі перевищення температур частин двигуна
Максимально допустимий перевищення температури, °С, при ізоляційних матеріалах класу нагрівальностійкості
Спосіб вимірювання температури
Обмотки змінного струму двигунів 5 000 кВ-А і більше або з довжиною серцевика 1 м і більше
Опір або температурних індикаторів, покладених, в пази
Те ж, але менше 5 000 кВА або з довжиною сердечника 1 м і більше
Покажчика температури або опору
Стрижневі обмотки роторів асинхронних двигунів
Покажчика температури або опору
Покажчика температури або температурних індикаторів
Сердечники та інші залізні частини, що торкаються з обмотками
Те ж, що не стикаються з обмотками
Перевищення температури цих елементів має перевищувати значень, які б небезпека ушкодження ізоляційних чи інших суміжних матеріалів
Як видно з таблиці, в ГОСТі передбачені різні методи вимірювання температур в залежності від певних умов і елементів машин, у яких необхідно проводити вимірювання.
Спосібом покажчика температури визначають температуру поверхні в точці застосування (поверхня корпусу, підшипників, лобових частин обмотки), температуру середовища і повітря, що надходить і виходить з двигуна. Використовують як ртутні, і спиртові покажчики температури. Поблизу сильних змінних магнітних полів слід використовувати тільки спиртові покажчики температури, тому що в ртуті наводяться вихрові струми, що спотворюють результати виміру. Длянайкращої передачі теплоти від вузла до покажчика температури резервуар останнього обгортають фольгою, а потім притискають до підігрітого вузла. Для термоізоляції покажчика температури поверх фольги накладають шар вати або повсті таким чином, щоб останній не потрапив на місце між покажчиком температури і нагрітою частиною двигуна.
При вимірі температури охолоджуючого середовища покажчик температури слід поміщати в закритий залізний стаканчик, заповнений маслом і захищає покажчик температури від променистої теплоти, що випускається навколишніми термічними джерелами і досліджуваної машиною, і випадкових потоків повітря.
При вимірі температури зовнішнього охолоджуючого середовища кілька термометрів розташовують у різних точках навколо досліджуваної машини на висоті, що дорівнює половині висоти машини, і на відстані 1 - 2 м від неї. За температуру середовища, що охолоджує, приймають середнє арифметичне значення показань цих термометрів.
Метод термопари , широко використовуваний для вимірювання температур, використовується в основному в машинах змінного струму. Термопари закладають у пази між шарами обмоток і дно паза, й у інших недоступних місцях.
Для вимірювання температур в електронних машинах зазвичай використовують мідно-константанові термопари, що складаються з мідної та константанової дротів діаметром близько 0,5 мм. У одній парі кінці термопари спаяні між собою. Місця спаю зазвичай поміщають в ту точку, де необхідно виміряти температуру («гарячий спай»), а другу пару кінців підключають безпосередньо до затискачів чутливого мілівольтметра з великим внутрішнім опором. Там, де ненагреваемый кінець константанової дроту з'єднується з мідним провідником (на клемі вимірювального приладу чи перехідної клемі), утворюється так званий «холодний»спай» термопари.
На поверхні контакту двох металів (константану і міді) утворюється ЕРС, пропорційна температурі в місці контакту, причому на константані утворюється мінус, а на міді плюс. ЕРС з'являється як на гарячому, так і на холодному спаї термопари. Але оскільки температури спаїв різні, те й значення ЕРС різні, а оскільки в контурі, утвореному термопарою і вимірювальним приладом, ці ЕРС спрямовані назустріч один одному, то мілівольтметр завжди визначає різницю ЕРС «гарячого» і «холодного» спаїв, відповідну різниці температур .
Досвідом встановлено, що ЕРС мідно-константанової термопари становить 0,0416 мВ на 1 ° С різниці температур гарячого і холодного спаїв. Відповідно до цього можна відградувати шкалу мілівольтметра в градусах Цельсія. Тому що термопара фіксує лише різницю температур, то для визначення абсолютної температури «гарячого» спаю слід до свідчень термопари додати температуру «холодного» спаю, виміряну покажчиком температури.
Метод опору — визначення температури обмоток з їхньої опору постійному струму часто використовується для вимірювання температури обмоток. Спосіб заснований на відомій властивості металів змінювати свій опір в залежності від температури.
Для визначення перевищення температури проводять вимірювання опору обмотки в прохолодному та нагрітому станах та створюють обчислення.
Слід врахувати, що з відключення двигуна на початок вимірів проходить деякий час, протягом якого обмотка встигає охолонути. Тому для правильного визначення температури обмоток під час відключення, тобто. в робочому стані мотора, після відключення машини по можливості через рівні проміжки часу (по секундоміру) створюють декількавимірів. Ці проміжки не повинні перевищувати часу від моменту вимкнення до першого виміру. Потім виробляють екстраполяцію вимірювань, побудувавши графік R = f(t).
Методом амперметра - вольтметра визначають опір обмотки. Перший вимір виробляють не пізніше ніж через 1 хв від моменту відключення двигуна для машин потужністю до 10 кВт, через 1,5 хв - для машин потужністю 10-100 кВт і через 2 хв - для машин потужністю понад 100 кВт.
Якщо перший вимір опору проведено менш ніж через 15 - 20 з моменту вимкнення, то за опір приймають максимальне з перших трьох вимірювань. Якщо перший вимір проведено більш ніж через 20 секунд після відключення машини, то встановлюють поправку на охолодження. Для цього виробляють 6 - 8 вимірювань опору і будують графік зміни опору при охолодженні. По осі ординат відкладають належні вимірювані опору, а по осі абсцис - час (точно в масштабі), що минув від моменту вимикання електродвигуна до першого виміру, проміжки між вимірами і отримують криву, зображену на графіку суцільною лінією. Після цього продовжують цю криву вліво, зберігаючи характер її зміни, до схрещення з віссю ординат (зображена пунктирною лінією). Відрізок на осі ординат від початку координат до схрещення з пунктирною лінією з достатньою точністю визначає опір обмотки мотора, що розшукується, в жаркому стані.
Основна номенклатура двигунів, встановлених на промислових підприємствах, містить у собі ізоляційні матеріали класів А і В. Наприклад, якщо для пазової ізоляції використаний матеріал на базі слюди класу В, а для обмотки провід ПБД з бавовняною ізоляцією класу А, то двигун за класом нагрівальностійкості відноситься до класу А. Якщо температура охолоджуючого середовища нижче 40 °С(норми для якої наведені в табл.), то для всіх класів ізоляції перевищення температури, що допускаються, можуть бути збільшені на стільки градусів, на скільки температура охолоджуючого середовища нижче 40 °С, але менш ніж на 10 °С. Якщо температура охолоджуючого середовища 40 - 45 ° С, то максимально допустимі перевищення температури, позначені в табл., знижуються для всіх класів ізоляційних матеріалів на 5 ° С, а при температурах середовища, що охолоджує 45-50 ° С - на 10 ° С. За температуру середовища, що охолоджує, зазвичай приймають температуру навколишнього повітря.